Il provavalvole

A cura della redazione

Il seguente articolo è estratta da un libro oramai introvabile degli anni 60. Vi sono due opinioni diametralmente opposte circa l'utilità di un provavalvole; una di esse sostiene che un tubo può sembrare buono sul provavalvole e risultare difettoso nelle effettive condizioni di funzionamento del circuito, sicché la sostituzione con tubi sicuramente buoni è l'unico modo per provare una valvola. Malgrado l'ampia dotazione di tubi necessaria in televisione, questa tendenza è oggi molto più diffusa che in passato. L'altra opinione sostiene che un provavalvole ha reali vantaggi. Se un apparato ha un guasto ben definito, ad esempio, è guasto un tubo dell'amplificatore a FI video, vi sono buone probabilità che lo stesso tubo non funzioni correttamente nemmeno in altre parti del circuito. Se esso realmente è poco efficiente, deve essere sostituito.
Se il tubo presenta un rendimento piuttosto basso e diminuendo leggermente la tensione di accensione di filamento, si ha una netta caduta di emissione, si informerà il cliente e si suggerirà la sostituzione del tubo.
Quando i sintomi non consentono di individuare immediatamente la causa del guasto, la prova di tutti i tubi dell'apparato la può localizzare. Se tutti i tubi sono stati controllati con il provavalvole e sono risultati buoni, si può ritenere eliminata una causa possibile di guasto. Alcuni tecnici provano sempre tutti i tubi di un apparato, come prima operazione. Essi così determinano se il guasto può essere attribuito alle valvole.
Ma i tubi possono risultare buoni in alcuni tipi di provavalvole ed essere difettosi nell'apparecchio. I circuiti oscillatori tendono ad essere critici sotto questo aspetto ed alcuni circuiti richiedono ai tubi brevi impulsi di corrente molto alta; questa condizione di funzionamento non può essere riprodotta con il provavalvole. Ma alcuni provavalvole possono provare se le caratteristiche di un tubo sono migliori di quelle di un altro.

La prova dell'emissione

Il provavalvole più ampiamente usato è il provaemissione (Fig., 1). N.D.R. Un provavalvole ad emisiione è quello della SRE già trattato in un articolo su Audion on line. Esso è meno costoso del normale tipo che misura la conduttanza mutua, ma ha possibilità piuttosto limitate. Esso soltanto indica se un tubo è bruciato o meno e se vi sono elettrodi in cortocircuito. Se un tubo presenta una sufficiente emissione con tensione di accensione regolare, bruscamente diminuisce riducendo la tensione di accensione, si può essere certi che il tubo è sul punto di esaurirsi. Queste tre possibilità rendono il misuratore di emissione valido per il 99% dei tubi da controllare.
Come dice lo stesso nome, il provavalvole del tipo ad emissione indica le possibilità di emissione catodica di un tubo, sotto certe condizioni normalizzate di prova. Per effettuare la prova, in quasi tutti questi provavalvole si fa funzionare il tubo come rettificatore a diodo, collegando insieme la placca e le griglie (Fig. 2). Con la corretta tensione di filamento ed una bassa tensione anodica applicata, un milliamperometro inserito nel circuito anodico o catodico misurerà la corrente che circola nel tubo: Siccome una diminuzione di emissione è una indicazione sufficientemente valida che il tubo ha raggiunto la fine della sua vita utile, questa prova è alquanto attendibile.
Sfortunatamente, i catodi dei tubi in qualche caso sviluppano "punti caldi" dal quali l'emissione diventa così grande che un'area di griglia relativamente piccola adiacente a questi punti non può controllare la corrente totale. In queste condizioni, anche se l'emissione catodica può sembrare sufficiente, il tubo probabilmente non funziona correttamente nel circuito. Altri fattori possono anche far apparire come buoni tubi che, in particolari circuiti, non funzionano correttamente.

La prova della transconduttanza

I provavalvole del "tipo a conduttanza" sono particolarmente adatti ai riparatori. La teoria ed il funzionamento di questi provavalvole è alquanto più complessa di quella del semplice misuratore di emissione. Siccome lo scopo normale di un tubo è l'amplificazione, è più logico che un provavalvole mostri come il tubo amplifica, simulando il funzionamento del tubo nel circuito effettivo. E questa è, appunto, la funzione del misuratore di transconduttanza. Una serie di commutatori e di potenziometri stabiliscono le corrette polarizzazioni anodiche, di schermo e di griglia del tubo in esame.
I misuratori di transconduttanza possono appartenere a due gruppi principali. Vi sono quelli che applicano una polarizzazione fissa alla griglia del tubo e misurano la corrente anodica. Questi misuratori funzionano sul principio che, a parità di polarizzazione, di tensione anodica, ecc., ciascun tipo di tubo ha una propria corrente anodica.
Il secondo tipo di misuratore di transconduttanza applica un segnale alternato alla griglia del tubo in esame. Il segnale amplificato appare sull'anodo del tubo e viene letto da uno strumento, di solito tarato in transconduttanza (gm) o con una scala buono-difettoso. La Fig. .3 mostra un circuito semplificato di quest'ultimo tipo. N.D.R. Appartiene a questo gruppo il provavalvole militare TV177 ed il TV7 (fotografia numero 1)
Ogni tipo di misuratore, di emissione o di conduttanza, ha i propri vantaggi ed inconvenienti. In generale, il tipo a conduttanza fornisce risultati più precisi quando misura tubi amplificatori, ma vi sono eccezioni a questa regola. Ad esempio, quando si deve controllare un tubo di uscita a forte corrente, l'amplificatore può risultare efficiente sotto le condizioni di basso assorbimento di corrente del provavalvole, ma questi tubi possono non essere in grado di funzionare adeguatamente nelle normali condizioni di lavoro. In altri termini, i segnali piccoli vengono amplificati correttamente, ma i segnali corrispondenti al pieno pilotaggio vengono distorti, poiché i catodi non possono fornire elettroni sufficienti a produrre la piena potenza di uscita. Questo inconveniente può essere invece rivelato su un misuratore di emissione.
Come abbiamo detto, il principale vantaggio del misuratore di emissione, oltre al caso particolare citato avanti, è la semplicità ed il basso costo. I più complicati circuiti dei misuratori di conduttanza, mentre sono validi per provare la maggior parte dei tubi, presentano due inconvenienti principali: un maggior tempo di preordinazione della misura ed un costo maggiore. Osserviamo ora come si esegue in realtà la misura con un tipico provavalvole.

La prova di cortocircuito

Anzitutto si alimenta il provavalvole e si regola il controllo della tensione di rete. Questa regolazione serve ad assicurare una corretta misura, compensando le normali variazioni di tensione di rete e la caduta di tensione interna del provavalvole causata da tubi che assorbano un'alta corrente di filamento.
Successivamente, si ricerca il tubo sul libretto che accompagna il provavalvole, in modo da regolare le manopole e le leve alla maniera indicata. Si inserisce il tubo, si attende circa 30 secondi affinché si riscaldi e poi si prova se vi sono cortocircuiti, conformemente alle indicazioni fornite nel manuale di istruzione dello strumento. E' assolutamente necessario anzitutto accertarsi che non vi siano cortocircuiti, poiché si potrebbe bruciare un resistore o danneggiare lo strumento del provavalvole, quando si esegue il controllo della qualità.
Nella Fig. 4 è riportato lo schema di principio di un tipico circuito per la prova dei cortocircuiti.
Ciascun elettrodo del tubo in esame viene collegato al cursore centrale di un commutatore a pulsante ed un commutatore alla volta viene portato sulla posizione "prova" e quindi ritornato al normale. Tutti gli elettrodi risultano collegati ad un lato di un circuito, che contiene una sorgente di tensione ed un tubo al neon. L'elettrodo sotto misura viene collegato all'altro capo dello stesso circuito e, se esiste un cortocircuito fra l'elettrodo in esame e qualunque altro, il circuito risulta chiuso e la lampada al neon si accende.
Nella prova di cortocircuito con i provavalvole occorre trascurare i momentanei lampi della lampadina al neon quando si azionano i commutatori. E' anche conveniente battere delicatamente sul tubo in esame durante la prova; ciò rivelerà se vi sono elettrodi lenti, che possono andare in cortocircuito con la vibrazione.
Un'accensione molto debole della lampadina, se persistente, può indicare una dispersione ad alta resistenza, anche se non vi è un diretto cortocircuito.
La maggior parte dei provavalvole non è in grado di eseguire sensibili misure di dispersione. Queste prove sono usualmente necessarie nei televisori.
La maggior parte degli apparecchi radio in AM e degli amplificatori non risentono praticamente delle dispersioni dei tubi, ma i sensibili circuiti televisivi generalmente risentono anche di dispersioni molto lievi. Per questa ragione molti fabbricanti di provavalvole realizzano circuiti di prova di dispersione molto sensibili, sia come strumenti separati, oppure inseriti nei normali provavalvole.
Ovviamente viene indicato un cortocircuito fra i terminali di filamento del tubo e nel caso che uno stesso elettrodo sia collegato internamente a più di un piedino. Una indicazione di cortocircuito, in questo caso, è perfettamente normale e le tabelle del provavalvole indicheranno la presenza di questi normali cortocircuiti. Se durante la misura appaiono cortocircuiti diversi da quelli normali, il tubo dovrà essere senz'altro scartato, senza fare prove di emissione o di conduttanza mutua. I tubi sospetti debbono sempre essere sottoposti anzitutto alla prova di cortocircuito e se difettosi, vanno scartati.

La prova di rumorosità

Quasi tutti i fabbricanti di provavalvole hanno previsto la possibilità di effettuare prove di rumorosità dei tubi. Occorre inserire una cuffia telefonica in una presa sul pannello frontale del provavalvole ed ascoltare la microfonicità ed il rumore mentre si batte contro il tubo. Questa prova oggi ha un valore limitato per molte ragioni. Anzitutto miglioramenti nella costruzione dei tubi hanno quasi del tutto eliminato difetti di questo tipo. Non si può dire che i tubi recenti siano totalmente esenti da microfonicità o rumorosità, ma tali difetti rimangono ad un livello tanto basso da non poter essere rilevato in un provavalvole. In altri termini, il difetto di un tubo del selettore di canale di un televisore viene messo in evidenza dal guadagno molto forte che si ha dopo di esso e che esalta qualunque tendenza del tubo alla microfonicità od alla rumorosità. Ovviamente, un provavalvole non è in grado di riprodurre queste condizioni.
I guasti che i vecchi provavalvole potevano indicare con le prove di rumorosità, i recenti provavalvole li indicano con il controllo di dispersione ad alta sensibilità.
Come abbiamo detto, vi sono numerosi problemi di rumorosità che il provavalvole non può controllare. Lo stesso tubo che è rumoroso in uno stadio a basso livello ed ad alto guadagno può essere silenzioso quando è usato si un circuito con alto livello di segnale.
Ciò avviene poiché il rumore generato internamente (dell'ordine dei microvolt) è trascurabile rispetto ad una tensione di segnale do 01, V, o più. L'inconveniente comincia a manifestarsi solo quando la tensione di rumore è dello stesso ordine di grandezza della tensione di segnale. Sicché, per provare se un tubo è rumoroso in un particolare circuito, conviene installarlo in quel circuito.
Dopo che il tubo ha superato tutte le altre prove, esso è pronto per il controllo di "qualità", ossia di emissione o di conduttanza. Con tutti i comandi regolati alla maniera indicata nella tabella del provavalvole, si premerà il tasto che indica la qualità e si leggerà sullo strumento se il tubo è buono, cattivo o mediocre.
I provavalvole possono anche controllare se vi sono elettrodi interrotti, quali griglie, anodo, ecc. che si siano distaccati dai loro piedini. Questa prova può essere eseguita immediatamente dopo la prova di emissione, se si sospetta questo tipo di guasto. Per controllare un elettrodo interrotto, semplicemente si aprono, uno alla volta, gli interruttori che collegano gli elettrodi. Quando si apre l'interruttore della griglia controllo, la corrente che circola attraverso questo elettrodo viene interrotta e lo strumento presenterà una piccola caduta di corrente totale. Dopo aver chiuso l'interruttore della griglia controllo, si aprirà l'interruttore della griglia schermo e così via, per tutti gli elettrodi. Sebbene l'entità della variazione di corrente totale può variare da elettrodo ad elettrodo, dovrà sempre aversi una certa diminuzione man mano che si apre un interruttore. Se l'interruzione di un elettrodo non porta ad una tale riduzione di corrente, probabilmente l'elettrodo è distaccato internamente dal tubo.

Le prove di dispersione

Nessuno strumento è in grado di garantire che un tubo funzioni correttamente nel circuito effettivo, particolarmente se il circuito è critico. Per esempio, si può avere una dispersione ad alta resistenza fra due elettrodi del tubo, le cui cause possono essere molteplici. Anzitutto parte del materiale che emette elettroni sul catodo può evaporare e depositarsi sulla griglia controllo. Esso può contaminare anche altri elettrodi, ma i risultati sono più gravi sulla griglia. Quando il tubo raggiunge la temperatura di lavoro, questo materiale comincia ad emettere elettroni, dando luogo alla circolazione di corrente dalla griglia, o da altri elettrodi, all'anodo. Questa circolazione di corrente, o dispersione, anche se piccola, è frequentemente sufficiente ad alterare le condizioni di lavoro del tubo ed a pregiudicare fortemente il funzionamento di circuiti critici.
Dispersioni ad alta resistenza possono essere anche causate da piccole quantità di gas o da altre contaminazioni interne al bulbo del tubo. Un tubo leggermente "gassato", od un tubo con griglia contaminata daranno gli stessi risultati ed i metodi per provarli sono gli stessi.
Molti provavalvole non sono in grado di rivelare tali dispersioni durante le normali prove di cortocircuito, a meno che la resistenza di dispersione divenga relativamente bassa, minore di 250.000 ohm, mentre in molti circuiti una dispersione anche di oltre 250.000 ohm può provocare un difettoso funzionamento. Conseguentemente, oltre alla prova di cortocircuito, molti moderni provavalvole possono controllare resistenze interelettrodiche anche di oltre 20 Megaohm (Fig. 5).
Come si può vedere, tale tipo di provavalvole è semplicemente un ohmetro con un rettificatore (D1) fornisce la tensione continua. Un sistema di commutazione consente di misurare la resistenza fra riscaldatore e catodo e fra la griglia controllo, la griglia schermo, il soppressore, l'anodo e tutti gli altri elettrodi, uno alla volta. Sensibili misuratori interelettrodici sono anche disponibili come strumenti separati, da affiancare al provavalvole che non comprendano tale circuito.

Le prove di vita

Alcuni provavalvole hanno la possibilità di effettuare la così detta prova di vita. Un tale controllo indica grossolanamente per quanto tempo si prevede che il tubo possa funzionare correttamente. Un misuratore di questo tipo semplicemente riduce la tensione di filamento del 15 o 20%. Se il catodo è molto attivo, in grado di emettere più elettroni di quanto necessario per il normale funzionamento, esso generalmente continuerà ad emettere sufficienti elettroni anche con tensione di accensione ridotta ed allora il provavalvole lo classificherà come buono. Invece, se il catodo emette al massimo delle sue possibilità ed è appena in grado di mantenere le condizioni di lavoro del tubo, questo è probabilmente vicino alla fine della sua vita utile. In questo caso, riducendo la tensione di filamento, l'indicatore di emissione probabilmente lo definirà come esaurito.
Si può fare anche un diverso tipo di prova di vita, che consiste nell'interrompere bruscamente la tensione di filamento. Se il catodo ha una emissione alta, l'indicazione di emissione diminuisce lentamente; se il potere emissivo del catodo è debole, la corrente anodica diminuirà rapidamente.
Tali prove di vita forniscono indicazioni solo grossolane, ma possono essere utilmente impiegate da tecnici esperti per giudicare se un tubo debba essere sostituito.
Sebbene i provavalvole siano generalmente considerati strumenti che fanno risparmiare tempo, vi sono condizioni in cui il loro uso può fare perdere tempo.
Per esempio, nei televisori a valvole vi sono 15 o più tubi da provare. Con un normale misuratore di transconduttanza si deve localizzare il tipo di tubo sulla tabella, regolare 3 o 4 manopole, 8 o 10 levette, inserire il tubo, attendere che si riscaldi, provare i cortocircuiti manipolando altri interruttori a levetta o commutatori, ed infine eseguire la prova di qualità. Anche un tecnico esperto impiegherà non meno di uno o due minuti per tubo. Ciò significa che in media impiegherà almeno 30 minuti per provare tutti i tubi. Per abbreviare questo tempo, alcuni fabbricanti hanno sviluppato strumenti in grado di ridurre il tempo di prova del 50%.
Uno degli strumenti di prova rapida (nome generale applicato a questi strumenti) è mostrato nella Fig. 6. Invece di dover regolare molte levette ed applicare le opportune tensioni ai piedini del tubo, si deve semplicemente scegliere lo zoccolo, che ha sempre le proprie connessioni, permanentemente collegate. In questo apparecchio vi sono soltanto due manopole ed una tabella, in dotazione allo strumento, indicherà quale tipo di zoccolo si deve usare per ciascun tubo.
Un altro strumento di prova rapida ha cinque zoccoli per ciascun tipo di tubo, nei quali si possono inserire cinque tubi, di qualunque tipo, contemporaneamente. Dopo 30 secondi di riscaldamento, durante i quali tutti e cinque i filamenti si riscaldano, si possono provare in rapida successione tutti e cinque i tubi.
Un terzo tipo di provavalvole impiega schede perforate, come un calcolatore (Fig. 7). Basta semplicemente scegliere la scheda corrispondente al tubo da provare, inserirla in una fenditura sul davanti dello strumento. Il provavalvole eseguirà tutte le connessioni applicando le corrette tensioni ai vari elettrodi del tubo. Questo strumento è un provavalvole a transconduttanza, mentre gli altri due descritti sono del tipo ad emissione.

I provavalvole ai nostri giorni.
A cura della redazione

Negli ultimi dieci anni la situazione non è molto cambiata ovvero il rapporto tubi e provavalvole è rimasta immutata salvo l'apparizione di apparecchiature computerizzate che hanno il solo difetto di non essere molto economici in quanto richiedono una progettazione di hardware, ma anche di software; perciò sono rimaste appannaggio degli addetti ai lavori e più che altro di rivenditori che possono così a partire di tubi correnti effettuare una selezione. Due parole sulla selezione dei tubi. Che senso ha selezionare tubi di potenza vedi KT88 o EL34, quando alcuni di loro decapitano dopo pochi giorni oppure dopo pochi mesi? O comunque i loro parametri variano così tanto che andrebbero rifatte le selezioni? E' proprio vero che si sta andando verso un mondo virtuale. Se si pensa che le KT88 Gold Lion venivano "rodate" per 1000 ore !!!
Chi volesse utilizzare un provavlvole tracciacurve potrebbe realizzare il progetto apparso sulla rivista Audion e che oltretutto può essere acquistato come set di componenti dalla rivista stessa.
Presso la redazione di Audion è possibile inoltre reperire svariati manuali dei provavalvole più comuni nonché di tanto in tanto è possibile acquistare dei provavalvole d'epoca. Dimenticavamo di dirvi che sobno reperibili nache valvole d'epoca. Contattateci.

Buon divertimento con le valvole e attenti alle scottature.